CN209908543U - 一种多级让压大变形锚杆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级让压大变形锚杆，包括锚头、锚杆体、上垫板、下垫板、内钢管和外钢管，上垫板和下垫板之间通过内钢管连接，外钢管套在内钢管外部且长度小于内钢管；锚杆体尾部依次穿过上垫板、内钢管和下垫板的内孔，并通过锚杆体底部螺母旋紧；施加力能够通过内钢管传递至上垫板，使得上垫板紧贴岩壁。该锚杆具有较大的变形适应能力，能够使围岩的变形得到充分的耗散，将锚杆的轴力控制在安全范围内，又可抑制围岩过大的变形，造成松动压力。该锚杆原理简单，操作简便，经济成本小，可行性高。

Description

一种多级让压大变形锚杆

技术领域

本实用新型属于岩土工程锚固领域，具体涉及一种多级让压大变形锚杆。

背景技术

随着采矿工程向深部的不断发展，在高地应力条件下，围岩的大变形问题越来越突出。传统的刚性锚杆由于不能够适应围岩的大变形，极容易在支护过程中被拉断而失效，对采矿工人的生命安全造成了严重威胁。孙钧院士等在《隧道软弱围岩挤压大变形非线性流变力学特性研究》(岩石力学与工程学报2012年第10期)认为：在大变形隧道中，常规的锚喷支护往往不能够起到维护围岩稳定的作用，应允许围岩产生一定的变形，采用具有让压性能的锚喷支护系统。张彪等在《让压锚杆在大变形隧道支护应用中试验研究》(岩土力学2016年第7期)中研究了让压锚杆对大变形隧道的支护效果。上述文献表明：为了适应围岩的大变形，锚杆应当具备一定的让压功能，既能够提供足够的支护阻力，又能够释放围岩一定的变形，使锚杆控制在安全范围内。

由于理论研究的缺乏，目前关于锚杆的让压量并不能够准确地计算出来。目前已开发的可让压锚杆均存在让压量不足或过大，技术要求复杂、生产成本高等问题，极大地制约了可让压锚杆在岩土工程支护领域的推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种简单、易行的多级让压大变形锚杆。该锚杆原理简单，操作简便，经济成本小，可行性高。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

为此本实用新型提供的一种多级让压大变形锚杆，包括锚头、锚杆体、上垫板、下垫板、内钢管和外钢管，所述上垫板和下垫板之间通过内钢管连接，外钢管套在内钢管外部且长度小于内钢管；锚杆体尾部依次穿过上垫板、内钢管和下垫板的内孔，并通过锚杆体底部螺母旋紧；施加力能够通过内钢管传递至上垫板，使得上垫板紧贴岩壁。

上述方案中，本实用新型还有进一步限定的技术方案：

进一步，所述内钢管两端分别焊接在上垫板和下垫板上。

进一步，所述外钢管焊接在下垫板上。

进一步，所述上垫板和下垫板的外径大于外钢管的直径。

进一步，所述内钢管和外钢管发生压缩变形所需力之和小于锚杆体可承受的轴力。

进一步，所述锚杆体采用直径14-22mm的螺纹钢筋，所述内钢管和外钢管采用壁厚4mm的冷轧钢材。

本实用新型的特点在于：

该锚杆利用钢管的压缩性特点，在围岩变形初期，既能够提供一定的支护阻力，防止围岩的崩塌，又可允许围岩发生一定变形，使围岩的变形能得到一定程度的耗散；让压过程分为多级，可有效避免第一级让压量设计过小而造成锚杆轴力过大导致的失效，也可有效避免第一级让压量设计过大造成的围岩过大变形而导致的围岩松动。

该锚杆具有较大的变形适应能力，能够使围岩的变形得到充分的耗散，将锚杆的轴力控制在安全范围内，又可抑制围岩过大的变形，造成松动压力。该锚杆原理简单，操作简便，经济成本小，可行性高。

附图说明

图1为本实用新型提供的结构示意图；

图2为本实用新型的可多级让压系统横截面示意图；

图中：1.锚头；2.锚杆体；3.上垫板；4.内钢管；5.外钢管；6.下垫板；7.螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，一种多级让压大变形锚杆，包括锚头1和锚杆体2，锚杆体2尾部穿过上垫板3和下垫板6，上垫板3和下垫板6之间焊接有内钢管4，使上垫板3和下垫板6位置相对固定，内钢管4外套有长度稍短的外钢管5，外钢管5一端焊接在下垫板6上；通过拧紧螺母7，力能够通过内钢管4传递给上垫板3，使得上垫板3紧贴岩壁。

如图2所示，锚杆体2尾部插入内钢管4和外钢管5，内钢管4和外钢管5的尾端焊接在下垫板6上。上垫板3和下垫板6的外径大于外钢管5的直径。

使用时，首先锚杆体2尾端插进上垫板3，然后将内钢管4穿过锚杆体2尾部，并将内钢管4接触上垫板3的一端与上垫板3焊接；然后将外钢管5穿过内钢管4；再将下垫板6插入锚杆体2的尾端，内钢管4的另一端与下垫板6接触并焊接；最后将外钢管5的一端与下垫板6接触并焊接。锚杆体2采用直径14-22mm的螺纹钢筋，所述内钢管和外钢管采用壁厚4mm的冷轧钢材。由于内钢管4和外钢管5承受轴向力的能力小于锚杆体2，在围岩发生变形时，在锚杆体2承受拉力，围岩向外挤压上垫板3，当挤压力超过内钢管4的承载能力时候，内钢管4发生压缩变形，此时上垫板3可以向下垫板6方向移动；当变形达到一定程度时，上垫板3与外钢管5接触，若挤压力超过内钢管4和外钢管5发生压缩变形的力之和时，外钢管5也开始发生压缩变形，上垫板3可继续进一步移动,直到内钢管4和下钢管5压缩完全，上垫板3最终停止移动。锚头1和锚杆体2与多级让压变形系统形成一种完整的多级让压变形锚杆。

本实用新型的原理是，为解决传统锚杆不能提供让压大变形，在锚杆尾部安装多级让压变形系统。在围岩发生变形，向隧道内挤压时，当上垫板3承受的挤压力超过内钢管4发生压缩变形所需的力时，内钢管4开始发生压缩变形；此时，锚杆既能够提供给围岩的一定支护阻力，防止围岩发生崩塌，又可允许围岩发生一定变形，使围岩的变形能得到一定程度的耗散；当上垫板3向下垫板6方向不断移动，最终接触到外钢管5时，锚杆的第一级让压完成；若第一级让压未能够充分释放围岩的变形，使锚杆保持在安全范围内，随着围岩挤压力的不断增大，最终超过使内钢管4和外钢管5发生压缩变形需要的力之和时，第二级让压开始启动；此时，上垫板3继续向下垫板6方向移动，内钢管4和外钢管5一起发生压缩变形，围岩的变形能够得到进一步释放。当内钢管4和外钢管5被压缩完全时，第二级让压结束。此时，锚杆转变为传统的刚性锚杆。

该新型多级让压大变形锚杆在初期既能够提供一定支护阻力，又能够适应围岩的变形，且让让压过程分为多级，可有效避免第一级让压量设计过小而造成锚杆轴力过大导致的失效，也可有效避免第一级让压量设计过大而造成的围岩过大变形而导致的围岩松动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，包括锚头、锚杆体、上垫板、下垫板、内钢管和外钢管，所述上垫板和下垫板之间通过内钢管连接，外钢管套在内钢管外部且长度小于内钢管；锚杆体尾部依次穿过上垫板、内钢管和下垫板的内孔，并通过锚杆体底部螺母旋紧；施加力能够通过内钢管传递至上垫板，使得上垫板紧贴岩壁。

2.根据权利要求1所述的一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，所述内钢管两端分别焊接在上垫板和下垫板上。

3.根据权利要求1所述的一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，所述外钢管焊接在下垫板上。

4.根据权利要求1所述的一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，所述上垫板和下垫板的外径大于外钢管的直径。

5.根据权利要求1所述的一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，所述内钢管和外钢管发生压缩变形所需力之和小于锚杆体可承受的轴力。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多级让压大变形锚杆，其特征在于，所述锚杆体采用直径14-22mm的螺纹钢筋，所述内钢管和外钢管采用壁厚4mm的冷轧钢材。

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